فیبرنوری و رکورد جهانی اینترنت کوانتومی

دانشمندان در سراسر جهان در حال کار بر روی اینترنت کوانتومی برای برقراری ارتباط از طریق تله پورت هستند. اکنون سوالات زیادی در باره اینترنت کوانتومی مطرح است: اینترنت کوانتومی چیست؟ چه زمانی آماده خواهد شد و چه کسانی از آن استفاده خواهند کرد؟

همه اینها ممکن است شبیه یک مفهوم علمی تخیلی به نظر برسد، اما ساخت شبکه های کوانتومی یک جاه طلبی کلیدی و چالشی مهم برای بسیاری از کشورهای جهان است. اخیراً وزارت دفاع ایالات متحده اولین طرح از نوع خود را منتشر کرده است که یک استراتژی گام به گام برای تحقق رویای اینترنت کوانتومی، حداقل به شکل بسیار مقدماتی، طی چند سال آینده را ارائه می‌کند. ایالات متحده برای نشان دادن علاقه شدید به مفهوم ارتباطات کوانتومی به اتحادیه اروپا و چین پیوست. حالا زمان آن است که بدانیم مفهوم اینترنت کوانتومی دقیقاً چیست، چگونه کار می کند و چه شگفتی هایی می تواند پدید آورد؟

یکی از مهیج ترین راه هایی که محققان مسلح به کیوبیت ها در حال بررسی آن هستند، امنیت است. وقتی صحبت از ارتباطات کلاسیک می شود، بیشتر داده ها با توزیع یک کلید مشترک بین فرستنده و گیرنده و سپس استفاده از این کلید مشترک برای رمزگذاری پیام، ایمن می شوند. سپس گیرنده می تواند از کلید خود برای رمزگشایی داده ها در انتهای خود استفاده کند.

امنیت بیشتر ارتباطات کلاسیک امروزه مبتنی بر الگوریتمی برای ایجاد کلیدهایی است که شکستن آن برای هکرها دشوارتر است، اما غیرممکن نیست. به همین دلیل است که محققان به دنبال «کوانتومی کردن» این فرآیند ارتباطی هستند و این مفهوم در هسته یک حوزه نوظهور امنیت سایبری به نام توزیع کلید کوانتومی (QKD) قرار دارد. QKD به این صورت کار می‌کند که یکی از دو طرف، بخشی از داده‌های کلاسیک را با رمزگذاری کلید رمزنگاری بر روی کیوبیت‌ها رمزگذاری می‌کند. سپس فرستنده آن کیوبیت ها را به شخص دیگر ارسال می کند که کیوبیت ها را اندازه گیری می کند تا مقادیر کلیدی را به دست آورد، این اندازه گیری باعث فروپاشی حالت کیوبیت می شود. اما این فقط به اندازه ای است که در طول فرآیند اندازه گیری خوانده می شود که مهم است.

کمی سخت شد نه؟ در ابتدای مطلب گفتیم که کمی این موضوع پیچیده است به زبانی ساده تر QKD به این معنی است که به راحتی می توان فهمید که آیا شخص ثالثی در حین انتقال اطلاعات کیوبیت ها را استراق سمع کرده است یا خیر، زیرا نفوذگر صرفاً و فقط با نگاه کردن به کلید رمز گذاری شده موجب فرو پاشی کیوبیت شده و باعث می شود کلید یا همان رمز از بین برود.

اگر یک هکر به کیوبیت ها در هر نقطه ای از ارسال آنها نفوذ و نگاه کند، به طور خودکار وضعیت کیوبیت ها را تغییر می دهد ویک جاسوس به ناچار اثری از استراق سمع را بر جای می گذارد، به همین دلیل است که رمزنگاران معتقدند که QKD “به طور قابل اثبات” ایمن است. این تنها گوشه ای از فرآیند پیچیده اینترنت کوانتومی است که به صورت خیلی خلاصه برای شما شرح دادیم، حالا مسئله این است که این اصطلاحاً در هم تنیدگی اطلاعات بدون به هم ریختگی یا کاهش اندازه و یا فرو پاشی کیوبیت ها بتوانند در مسیرهای طولانی ارسال شوند و اینک این رکورد برای حدود 250 کیلومتر ارسال بدون آسیب توسط کابل فیبر نوری زده شده است.